[发明专利]软开关实现的Buck电路

说明书

本发明提供一种软开关实现的Buck电路，其包括：主电路，主电路中包括：直流电源；串接在直流电源正极端的主功率开关管；与主功率开关管串联的主电感；与主电感串联的电容，其中，电容两端并联有负载电阻；以及并联在主电感和电容的串联支路上的同步整流开关管，和在主电路的主电感L上进一步并联的辅助电路，辅助电路包括：依次串联的第一辅助功率开关管、辅助电感和第二辅助功率开关管，其中，在将主开关管导通前，控制第一辅助功率开关管和第二辅助功率开关管导通使得流过辅助电管上的电流与流过主电感上的电流之和达到反向最大值，以抵消同步整流开关管上的反向并联的体二极管中的电流。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体说，涉及一种软开关实现的Buck电路。

背景技术

随着电源技术的发展，人们对高效率和高功率密度的变换器要求越来越高；而传统的Buck型DC/DC变换器是一种典型的硬开关电路，在应对高频工作状态时，开关损耗大，变换器效率也不高，同时抗干扰能力一般。因此，为了解决这些问题，软开关技术应运而生。

常见的软开关电路主要有谐振变换器(Resonant Converters，RCs)、准谐振变换器(Quasi Resonant Converters,QRCs)。RCS是最早出现的软开关，谐振元件通过谐振工作参与能量变换的全过程，但对负载变化敏感。QRCs与前者的最大区别是谐振元件只参与能量变换的一段时间，使开关损耗和开关噪声都有降低，但缺点是谐振电压峰值很高，对开关器件的耐压值要求较高，电路通态损耗增大等，谐振周期随输入电压、负载变化而改变，并且这两类需要采用频率调制控制，给电路设计带来一定的困难。

现有技术提出了一种Buck电路的软开关实现方法，其优点是：在任意输入电压和负载范围，主开关都可实现零电压开通零电流关断，辅助支路损耗小，以及恒频控制。但是主开关损耗大，效率有待进一步提高。

因此，需要提供一种能够减小主开关损耗、提高开关效率的软开关实现的Buck电路。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种软开关实现的Buck电路，其包括：

主电路，在所述主电路中包括：

直流电源；

串接在所述直流电源正极端的主功率开关管；

与所述主功率开关管串联的主电感；

与所述主电感串联的电容，其中，所述电容两端并联有负载电阻；以及并联在所述主电感和所述电容的串联支路上的同步整流开关管，和

在所述主电路的主电感L上进一步并联的辅助电路，所述辅助电路包括：

依次串联的第一辅助功率开关管、辅助电感和第二辅助功率开关管，

其中，在将所述主开关管导通前，控制所述第一辅助功率开关管和所述第二辅助功率开关管导通使得流过辅助电管上的电流与流过主电感上的电流之和达到反向最大值，以抵消所述同步整流开关管上的反向并联的体二极管中的电流。

根据本发明的一个实施例，优选的是，所述辅助电路上的辅助电感的电流变化率在所述主开关管导通之前满足以下方程：

其中，U₀为所述电容上的电压，Lr为辅助电感的电感系数，i_total为主电路上流过的总电流，i_Lr为辅助电感上流过的电流，i_L为主电感上流过的电流。

根据本发明的一个实施例，在总电流达到反向最大时，所述同步整流管被关断，其上的体二极管因反向电流形成的反向电压而阻断，使得主电感上的电流的变化满足以下关系式：